Исследователи изучили нейронную активность в зрительной системе осьминога, выявив поразительное сходство с человеком. Учёные наблюдали за нейронными реакциями, тем самым создавая карту, напоминающую организацию человеческого мозга. Интересно, что осьминоги и люди в последний раз имели общего предка около 500 миллионов лет назад, что предполагает независимую эволюцию таких сложных зрительных систем. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Current Biology.
Новизна исследования
Осьминог посвящает около 70 процентов своего мозга зрению. Но до недавнего времени у ученых было лишь смутное представление о том, как эти морские обитатели видят свой подводный мир. Новое исследование Университета Орегона (University of Oregon) фокусирует внимание на взгляде осьминога.
Впервые нейробиологи зафиксировали нейронную активность зрительной системы осьминога. Учёные создали карту поля зрения осьминога, непосредственно наблюдая за нейронной активностью в мозгу моллюска в ответ на светлые и темные пятна в разных локализациях.
Эта карта нейронной активности в зрительной системе осьминога очень похожа на ту, что наблюдается в человеческом мозгу, хотя в последний раз осьминоги и люди имели общего предка около 500 миллионов лет назад, и осьминоги развили свои сложные нервные системы независимо друг от друга.
«Никто раньше не делал записей из центральной зрительной системы головоногих моллюсков», — комментирует Кристофер Нил (Cristopher Niell).
Осьминоги и другие головоногие обычно не используются в качестве модели для понимания зрения, но команда Нила очарована их необычным мозгом.
В связанной статье, опубликованной в прошлом году в научном журнале Current Biology, учёные определили различные категории нейронов в оптической доле осьминога, области головного мозга, отвечающей за зрение.
Вместе «эти статьи обеспечивают хорошую основу, объясняя различные типы нейронов и то, на что они реагируют — два важных аспекта, которые мы хотели бы знать, чтобы начать понимать новую зрительную систему», — добавил Нил.
Материалы и методы исследования
В новом исследовании учёные изучили, как нейроны зрительной системы осьминога реагируют на темные и светлые пятна, движущиеся по экрану. Используя флуоресцентную микроскопию, исследователи могли наблюдать за активностью нейронов, когда они реагировали, чтобы увидеть, как нейроны реагировали по-разному в зависимости от того, где появлялись пятна.
Результаты исследования
«Мы смогли увидеть, что каждое место в оптической доле реагировало на одно место на экране перед животным», — комментирует Нил. «Если мы передвигали пятно, реакция в мозгу перемещалась».
Такая карта один к одному обнаруживается в человеческом мозгу для множества чувств, таких как зрение и осязание. Нейробиологи связали расположение определенных ощущений с определенными участками мозга.
Найти упорядоченную связь между визуальной сценой и мозгом осьминога было далеко не само собой разумеющимся. Это довольно сложная эволюционная инновация, и у некоторых животных, таких как рептилии, нет такой карты.
Исследователи отметили, что нейроны осьминога также особенно сильно реагировали на маленькие светлые пятна и большие темные пятна — явное отличие от зрительной системы человека. Команда Нила предполагает, что это может быть связано с особыми характеристиками подводной среды, в которой должны ориентироваться осьминоги. Надвигающиеся хищники могут казаться большими темными тенями, в то время как объекты, находящиеся вблизи, такие как пища, будут казаться маленькими яркими пятнами.
В будущем исследователи надеются понять, как мозг осьминога реагирует на более сложные образы, например те, которые действительно встречаются в их естественной среде. Их конечная цель — проследить путь этих визуальных сигналов глубже в мозг осьминога, чтобы понять, как осьминог видит мир и взаимодействует с ним.
Авторы другого исследования определили гены, связанные с эволюционными изменениями в развитии мозга
